Урок-конференция " Радиоактивность. Применение изотопов."
учебно-методический материал по физике (11 класс)

Урок-конференция " Радиоактивность. Применение изотопов."

Тип урока: обобщение материала по разделу «Квантовая физика».

Вид урока: урок-конференция.

Цели урока.

• Развивающая: развивать умение отобрать необходимые знания из большого объема информации, умение делать выводы из совокупности фактов.
• Учебная: систематизировать и расширить знания по данному разделу, формировать умение пользоваться различными источниками информации.
• Воспитательная: любить Родину; бережно относиться к ее природным богатствам; гордиться своими соотечественниками, отечественной наукой.

  Задачи урока:        

• Совершенствовать навыки самостоятельной работы с дополнительной литературой, осуществлять отбор материала по соответствующей теме.
• Развивать интерес к информационным технологиям, применять их в учебном процессе, обучать приемам целенаправленного использования сети Интернет в учебном процессе.
• Обучать умению вести научные дискуссии, оперировать фактами, обобщать и делать прогнозы на основе этих фактов, обоснованно отстаивать свою точку зрения.

Техническое оснащение:

• Интерактивная доска, дозиметр  ,противогаз.
• Презентация

                                  Рассматриваемые вопросы.

1. Открытие радиоактивности

• Ядерные реакции, искусственные ядерные превращения. Деление ядра урана, энергетические характеристики этой реакции и практические возможности, связанные с ней.
•  Сформировать понятие изотопов
•  Методы использования изотопов

2. Вред и польза атомной энергетики.
3. Биологическое действие радиоактивного излучения.
4. Захоронение радиоактивных отходов.

Конференция проводится в форме дискуссии. Учащиеся разбиты на три группы:

1-я группа – сторонники атомной энергетики.

2-я группа – сторонники альтернативных видов энергии.

3-я группа – аналитический центр, в задачу которого входит подведение итогов конференции.

Ход урока

1. Вступительное слово учителя. (На доске проекция слайда Power  Point:  тема конференции, вопросы, вынесенные на обсуждение)
Энергетический  кризис, глобальное потепление на планете волнуют ученых, экологов, политиков, всех сознательных граждан Земли. Может ли развитие цивилизации стать губительным фактором для планеты, или в ее развитии – спасение? Кто ответит на эти вопросы? Нам многое известно с чего начиналось, что предшествовало и что способствует возникновению этих проблем. Мы не будем рассматривать политические аспекты этих проблем, а проследим за ходом исторических открытий и событий, связанных с этими проблемами, поговорим о возможных направлениях поиска решений этих проблем в нашем с вами понимании.

2. Выступление учащихся:

Тема 1-го доклада - «История развития учения о строении атома»

Насколько сегодня известно, мысль о том, что материя может состоять из отдельных частиц, впервые была высказана Левкиппом из Милета в 5 в. до н.э. Эту идею развил его ученик Демокрит, который и ввел слово атом (от греческого атомос, что значит неделимый). В начале 19 века Джон Дальтон (1766 – 1844) возродил это слово, подведя научную основу под умозрительные идеи древних греков. Согласно Дальтону, атом – это крошечная неделимая частица материи, принимающая участие в химических реакциях.

Простые представления об атоме, принадлежащие Дальтону, были поколеблены в 1897 г., когда Дж. Дж. Томсон (1856 – 1940) установил, что атому могут испускать еще меньшие отрицательно заряженные частицы (позднее названные электронами). Стало очевидным, что атом обладает внутренней структурой. Это открытие указывало, что атом, по-видимому, должен содержать и положительные заряды. Томсон предположил, что электроны рассеяны в положительно заряженном атоме, подобно «изюминкам в булке». Эта модель не позволяла объяснить некоторые свойства атомов, однако более совершенную модель удалось создать лишь после открытия радиоактивного излучения. Явление радиоактивности было открыто Беккерелем, который обнаружил, что атомы урана самопроизвольно испускают излучение. Явление самопроизвольного превращения неустойчивых ядер атомов в ядра других атомов с испусканием частиц и излучением энергии называется естественной радиоактивностью. Исследования состава радиоактивного излучения были проведены Резерфордом.

Известны 3 формы этого излучения: бета-частицы (отрицательно заряженные электроны), альфа частицы (положительно заряженные ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов) и гамма-излучение (коротковолновое электромагнитное излучение, не несущее заряда).Изображение на слайде.

Тема 2-го доклада - «Модель атома Резерфорда».

Эрнест Резерфорд (1871 – 1937) предложил совершенно новую модель атома, основанную на результатах его собственных экспериментов и экспериментов Ханса Гейгера (1882 – 1945), в которых измерялось рассеяние альфа частиц при прохождении через золотую фольгу. Согласно модели Резерфорда, положительный заряд и основная масса атома сосредоточены в центральном ядре, вокруг которого движутся электроны. Сегодня мы знаем, что атом представляет собой почти пустое пространство с крошечным ядром, размеры которого в десятки тысяч раз меньше размеров атома в целом. Сами атомы тоже предельно малы: 10 млн. атомов, выстроенные в ряд, составят всего 1 мм.Слайд.

Позже Резерфорд установил, что положительный заряд ядра несут частицы в 1836 раз более тяжелые, чем электрон. Он назвал их протонами. Заряд протона равен по величине, но противоположен по знаку заряду электрона.

Простейший атом – атом водорода – состоит из одного протона (ядра) и одного электрона, движущегося вокруг него. Более тяжелые ядра содержат большее число протонов (это число называют атомным номером), причем оно всегда равно числу окружающих ядро электронов.
Свойства ядер с большим массовым числом.

Проекция слайда (ядерные превращения)

Позднее было установлено, что все ядра атомов, за исключением ядра водорода, содержат также частицы и другого типа – незаряженные частицы нейтроны с массой, почти равной массе протона. Ядра многих элементов нестабильны. Явление самопроизвольного превращения неустойчивых ядер атомов в ядра других атомов с испусканием частиц и излучением энергии называется естественной радиоактивностью. Почти 90 % известных ядер нестабильны. Радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно заряженные ( -частицы – ядра гелия), отрицательно заряженные (-частицы – электроны) и нейтральные (-частицы – кванты коротковолнового электромагнитного излучения). Магнитное поле позволяет разделить эти частицы

Тема 3-го доклада – «Ядерные реакции»

Ядерные реакции сопровождаются освобождением ядерной энергии.
Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или -квантов.

Возможны два принципиально различных способа освобождения ядерной энергии.

Деление тяжелых ядер

В отличие от радиоактивного распада ядер, сопровождающегося испусканием α- или -частиц, реакции деления – это процесс, при котором нестабильное ядро делится на два крупных фрагмента сравнимых масс. В 1938 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Продолжая исследования, начатые Ферми, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической системы – радиоактивные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.

Уран встречается в природе в виде двух изотопов: 92U238(99,3 %) и 92U235(0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут расщепляться на два осколка. При этом реакция деления 92U235наиболее интенсивно идет на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как ядра 92U238вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с энергией порядка 1 МэВ. Теоретическое объяснение реакции дали физики О.Фриш и Л.Майтнер в 1939 г.

Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция деления ядра 92U235 Кинетическая энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана, огромна – порядка 200 МэВ. Оценку выделяющей при делении ядра энергии можно сделать с помощью удельной энергии связи нуклонов в ядре. Удельная энергия связи нуклонов в ядрах с массовым числом A ≈ 240 порядка 7,6 МэВ/нуклон, в то время как в ядрах с массовыми числами A = 90–145 удельная энергия примерно равна 8,5 МэВ/нуклон. Следовательно, при делении ядра урана освобождается энергия порядка 0,9 МэВ/нуклон или приблизительно 210 МэВ на один атом урана. При полном делении всех ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти. При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных условиях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их деление. На этом этапе появятся уже от 4 до 9 нейтронов, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией. Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на слайде.

Устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления ядер, называется ядерным (или атомным) реактором. Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова. Это явилось началом эпохи «мирного» атома

Ученик поясняет устройство и принцип работы ядерного реактора.Слайд.

Тема 4-го доклада – «Энергия атома в мирных целях»

Первая в мире атомная электростанция. Информация об Обненской АС.

На доске проекция, сохраненной на компьютере Web-страницы: http://dvoika.net/milit/first.htm

На 1 января 1991 года в СССР на 15 АЭС работало 46 энергоблоков общей электрической мощность 36,6 ГВт. В 1990 году было выработано 211,5 миллиардов кВт/час электроэнергии, то есть 12,5% всей выработанной в СССР электроэнергии.

Все действующие АЭС в России имеют общую мощность 22 ГВт, включают 30 энергоблоков, в том числе 14 энергоблоков с корпусными реакторами типа ВВЭР, (из них восемь блоков ВВЭР-1000 и шесть блоков ВВЭР-440), 15 энергоблоков с водографитовым ВВЭР-1000 реакторами, (из них 11 блоков РБМК-1000 и 4 блока с реакторами ЭГП-6), и один блок с реактором на быстрых нейтронах БН-600.

К экономическим факторам в пользу развития атомной энергетики относятся обеспечение надежности энергоснабжения России; конкурентоспособность АЭС по сравнению с ТЭС; увеличение экспорта электроэнергии за счет АЭС.

К экологическим преимуществам атомной энергетики относится, прежде всего, отсутствие у АЭС выбросов продуктов сгорания, включая парниковые газы, с учетом международных рекомендаций по ограничению их эмиссий (для России на уровне 1990 года).

1.Открытие изотопов, историческая справка.

В 1808 английский ученый натуралист Джон Дальтон впервые ввел определение химического элемента как вещества, состоящего из атомов одного вида. В 1869 химиком Д.И.Менделеевым был открыт периодический закон химических элементов.

К середине тридцатых годов прошлого столетия периодическая таблица была разработана настолько, что показывала положение уже 92 элементов. Под порядковым номером 92 был уран – последний из найденных на Земле естественных тяжелых элементов.

В результате наблюдения огромного числа радиоактивных превращений обнаружилось, что существуют вещества, имеющие одинаковые химические свойства, но различные по массе и радиоактивности. В связи с этим, Фредерик Содди в 1911 году выдвинул гипотезу о существовании разновидностей одного и того же химического элемента, отличающихся своей радиоактивностью. Именно Содди назвал элементы, занимающие одно место в таблице Менделеева, изотопами .Фредерик Содди (1877–1956), известный английский радиохимик, лауреат Нобелевской премии 1921 г .

В настоящее время установлено существование изотопов у всех химических элементов. Первым элементом, созданным искусственным путем, был технеций 9943Тс. Он был получен в 1937 г. при бомбардировке молибдена дейтерием. 

Сегодня известно точно, что изотопы отличаются тем, что их ядро содержит разное количество нейтронов, но эти элементы имеют один и тот же заряд( порядковый номер).

Самыми интересными, с точки зрения физиков, являются изотопы водорода: протий ; дейтерий  и тритий . Дейтерий стабилен и входит в состав обычного водорода. При соединении дейтерия с кислородом образуется так называемая тяжелая вода. Ее физические свойства заметно отличаются от свойств обычной воды. При нормальном атмосферном давлении тяжелая вода кипит почти при 101,20С и замерзает при 3,80С. Изотоп водорода- тритий β-радиоактивен и имеет период полураспада 12 лет.

Радиоактивными элементами являются все элементы, идущие в таблице Менделеева после свинца (включая висмут), а также элементы технеций и прометий. 

Основными физическими характеристиками радиоактивного изотопа являются:Слайд.

1. Тип радиоактивности, которой он обладает: α-, β-, γ-
2. Период полураспада, то есть время, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества;
3. Энергия испускаемого излучения.

Получают радиоактивные изотопы на ядерных реакторах и в ускорителях заряженных частиц.

В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности

Учитель. В настоящее время как в науке, так и в производстве все более широко начинают применяться радиоактивные изотопы различных химических элементов. Наибольшее применение нашел метод «меченных атомов».

2. Метод «меченых атомов» для диагностики

Метод «меченных атомов» основан на том, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов тех же элементов, но они являются источниками радиоактивного излучения. Радиоактивные изотопы, введенные в изучаемый объект, дают возможность исследовать свойства вещества и ход разнообразных процессов. Сейчас с успехом применяют «меченные атомы» в науке, технике, сельском хозяйстве.

Метод «меченных атомов» стал одним из наиболее действенных методов при решении многочисленных проблем биологии, физиологии, медицины. «Меченные атомы» — это атомы изотопов, ядра которых испускают α-, β-частицы или γ-кванты, и их излучение можно обнаружить при помощи особых счетчиков.

По «меченым атомам» изучают характер накопления препарата в том или ином органе или ткани.

В настоящее время для целей диагностики наиболее широко применяются  радиоактивные изотопы

йода J131, фосфора Р32, натрия Na24 .

Изотоп натрия Na-21 используется для определения скорости кровотока в кругах кровообращения.

Изотоп кислорода-18 помогает выяснить механизм дыхания живых организмов.

Учитель. Остановимся более подробно на том, где и с какой целью применяют те или иные изотопы в медицине, сельском хозяйстве, промышленности.

3.«Радиоактивные изотопы в биологии»

С помощью радиоактивного «меченного» фосфора выявлено интересное явление в природе. Оказывается, в дубовом лесу срастаются корнями по 30 и более деревьев, образуя единую корневую систему. По ней продвигаются не только питательные вещества, но и возбудительные заболевания леса. Теперь стало ясно, почему в дубовом лесу одновременно заболевают много деревьев.

Добавлением к кислороду избытка изотопа  было установлено, что свободный кислород, выделяемый при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа. Метод «меченных атомов» помог установить, что растения получают углекислоту не только через листья из воздуха, но и путем поглощения ее из почвы корневой системой при последующей передаче в зеленые части организма.

Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью «меченных атомов», являлось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина, красных кровяных шариков. При введении в пишу радиоактивных атомов железа  было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом.

«Меченные атомы» широко применяются также в исследованиях биохимии мозга. Оказалось, что процессы возбуждения связаны с увеличением потребления фосфора корой головного мозга; при этом повышается интенсивность обновления рибонуклеиновой кислоты и фосфолипидами.

При помощи «меченных атомов» следят за движением питательных веществ в организме животного. Для этого в организм вводят радиоактивный изотоп (чаще всего радиофосфор), а затем определяют содержание его в той или иной ткани или органе. Все наблюдения выполняются в живом организме без нарушения его нормальной жизнедеятельности.

4. «Радиоактивные изотопы в медицине»

Диагностика и Лечение

1.Диагностика.Метод «меченных атомов» широко используется в медицине для исследования обмена веществ в организме человека и постановки диагноза.

Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения. Йод интенсивно отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного йода, можно быстро поставить диагноз. Большие дозы радиоактивного йода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей и поэтому радиоактивный йод используют для лечения базедовой болезни.

Кроме того, ЙОД-131 используется определения метастазов рака в печени и почках. Изотоп фосфора

Р-32 используется при диагностике опухолей головного мозга, половой сферы, носоглотки, глаз;

2. Лечение. Лечение на основе использования радиоактивных изотопов-это РАДИОТЕРАПИЯ.

(латинское radio — излучаю и греческое therapeia — лечение).

В 1901 году французские врачи Э. Бенье и А. Данло впервые применили излучение радия с лечебной целью. В результате дальнейших исследований было установлено, что наиболее чувствительными к излучению радия, так же как и к рентгеновым лучам, являются молодые, быстро растущие и размножающиеся клетки. Это привело к мысли использовать радиоактивные излучения для разрушения злокачественных опухолей.

Альфа-излучение возникает при распаде естественных радиоактивных веществ и используется для лечения на курортах с природными радиоактивными водами (например,в Пятигорске) или в виде радоновых ванн. Осуществляют альфа-терапию в виде радоновых ванн (общих и местных), питья радоновой воды, микроклизм, орошений, вдыхания воздуха, обогащенного радоном, а также наложением на определенные участки кожи больного радиоактивных повязок (марлевые аппликаторы с дочерними продуктами торона) или мазей и растворов с торием.

Альфа-терапевтические процедуры имеют широкий спектр применения. Так, они благотворно влияют на центральную и вегетативную нервные системы, эндокринные железы, сердечно-сосудистую систему. Они оказывают успокоительное, обезболивающее и противовоспалительное действие.

Бета-излучение образуется при распаде радиоактивных изотопов — фосфора-32, стронция-89,

серебра-111 . Бета-терапия может быть внутритканевой, внутриполостной и аппликационной. Так аппликационную бета-терапию применяют при капиллярных ангиомах, а также некоторых хронических воспалительных заболеваниях глаз. Так, радиоактивный иод-131, будучи введен в организм (путем приема внутрь), больше всего поглощается щитовидной железой. В тех случаях, когда радиоактивное вещество избирательно не поглощается пораженными тканями, его вводят непосредственно в опухоль .Для этой цели используют радиоактивный изотоп золота-198 в виде коллоидного раствора. Этот изотоп будучи введен в опухоль, задерживается в ней, но быстро распадается(период полураспада — 2-3 дня) . Образующиеся при распаде изотопа бета- и гамма-излучения разрушают опухолевые клетки.

Гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Образующиеся при распаде естественных радиоактивных веществ (радия, мезотория), а также при распаде искусственных радиоактивных изотопов — кобальта-60, натрия-24, иода-131 и др. Гамма-излучение в зависимости от энергии может проникать в ткани на любую глубину и даже проходить через все тело, в то время как бета-частицы могут проникать в ткани только до глубины 19 мм, а альфа-частицы на глубину 100 микрон.

Для лечебных целей применяют радиоактивный изотоп фосфора. Поступившее в организм через рот, это вещество концентрируется в соответствующих органах и тканях организма, где распадаясь, действует своим излучением на близлежащие ткани. Радиоактивный фосфор концентрируется в компактном веществе трубчатых костей. Распадаясь с излучением электронов, он облучает находящийся в костях костный мозг и этим нормализует нарушения при некоторых заболеваниях кроветворения.

Одно из направлений гамма-терапии – гама-нож. Здесь речь идет уже не о собственно терапии, а скорее хирургии, поскольку опухоль уничтожается целиком (отсюда и  название – гамма-нож). При таком виде гамма-терапии используются источники гамма-излучения высокой интенсивности. Так, в качестве таких источников выступают, например, мощные кобальтовые пушки, источником излучения в которых является радионуклид  

Co-60 . Применение гамма-излучения высокой энергии позволяет подводить к глубоко расположенным опухолям значительно большие дозы, чем при использовании рентгеновского излучения

Гамма-установки- кобальтовые «пушки» имеют разную интенсивность излучений и позволяют проводить воздействия на опухоль или другой болезненный очаг, располагающийся на глубине до 15 см от поверхности кожи. С помощью этой установки лечат больных с опухолями легких, пищевода, с раковыми поражениями женских половых органов..Слайд.

5. «Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве»

Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Предпосевное облучение семян, предпосевное замачивание семян в радиоактивных растворах, внесение в почву радиоактивных веществ в качестве микроудобрений, облучение растущих растений небольшими дозами

γ-лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному увеличению урожайности.

Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли, кукурузы, гороха и других культур, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков.

Картофель, облученный γ-лучами, не портится и не прорастает более года. γ-излучения радиоактивных изотопов используются также для консервации пищевых продуктов, т.к. убивает бактерии и микробы, не нанося ущерба самим продуктам и не делая их опасными.

γ-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми. В обработанном радиацией зерне уже не будут развиваться отложенные личинки и в такой крупе не заведутся жучки.

Широкое применение получили «меченные атомы» в агротехнике. Чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором 3215P. Исследуя затем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из различных сортов удобрения.

На птицефабрике облучают яйца. Благодаря этому из каждых 100 яиц в результате инкубации выводится в среднем 97 цыплят, то есть на 7 штук больше, чем без облучения.

В рыболовной промышленности также используют метод «меченных атомов». Чтобы проследить, как далеко уходят в море мальки, выращенные на рыбозаводах, их помещают на некоторое время в воду, содержащую радиоактивный фосфор. Фосфор поступает в организм мальков, после чего их выпускают в море. Затем при проверке рыбных уловов, проведенных в разных местах моря, можно узнать рыбу с «меченным атомом».Слайд.

6. «Радиоактивные изотопы в промышленности»

Не менее обширно применение радиоактивных изотопов в промышленности. Одним из примеров этого может служить способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневые кольца нейтронами, вызывают в них ядерные реакции, то есть делают кольца радиоактивными. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ колец.

Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах.

Мощное γ-излучение радиоактивных препаратов используют в тяжелой промышленности для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.

Широкие возможности открываются при использовании радиоактивных изотопов для создания приборов и средств автоматики.

Изотопы плутония-238, кюрия-224 могут применяться для производства батарей большой мощности – от киловатта до милливатта. Они могут использоваться, например, в приборах для стабилизации ритма сердца. При этом для бесперебойной работы на протяжении по крайней мере 10 лет достаточно всего 150–200 мг плутония (оксидортутные батареи служат до 4 лет).  

    Прибор, называемый гамма-толщиномер, быстро и с большой степенью точности определяет толщину обшивки судовых корпусов, стенок труб, паровых котлов и других изделий, когда к их внутренней поверхности невозможно подобраться и поэтому обычные приборы оказываются бессильны.Слайд.

7. «Радиоактивные изотопы в археологии»

Для датирования горных пород и минералов, археологических раскопок используют радиоуглеродный метод. Метод радиоактивного углерода применяют для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д.).

В растениях всегда имеется радиоактивный изотоп углерода 146С с периодом полураспада 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов космического излучения.

Образующийся радиоактивный изотоп углерода быстро окисляется. Соединяясь с кислородом, этот углерод образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а затем в виде пищи попадает в живые организмы. Один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около 15 β-частиц в секунду. После гибели организма пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счет радиоактивности. С момента гибели организма концентрация этого изотопа углерода в тканях постепенно уменьшается и по количеству оставшегося 146С, зная период его полураспада, можно определить время гибели организма.

Опыты по использованию 146С для установления возраста древностей связаны с именем американского ученого Либби, который в 1947 г. был признан автором метода радиоуглеродного датирования. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода в органических остатках, можно определить их возраст, если он лежит в пределах от 1000 до 100 000 лет. Таким методом узнают возраст египетских мумий, остатков доисторических костров, археологических находок.

С помощью гамма-лучей удалось разрешить давно интересовавший ученых-египтологов вопрос о маске фараона Тутанхамона. Одни утверждали, что она сделана из целого куска золота, другие считали, что ее собрали из отдельных частей. Решено было прибегнуть к помощи кобальтовой пушки - специального устройства, “заряженного” изотопом кобальта. Оказалось, маска действительно состоит из нескольких деталей, но настолько тщательно подогнанных одна к другой, что заметить линии стыка было совершенно невозможно.Слайд.

Тема 5-го доклада - «Ядерные взрывы и их последствия»
Реакции слияния легких ядер носят название термоядерных реакций, так как они могут протекать только при очень высоких температурах. Термоядерные реакции играют чрезвычайно важную роль в эволюции Вселенной. Энергия излучения Солнца и звезд имеет термоядерное происхождение.

Осуществление управляемых термоядерных реакций даст человечеству новый экологически чистый и практически неисчерпаемый источник энергии. Однако получение сверхвысоких температур и удержание плазмы, нагретой до миллиарда градусов, представляет собой труднейшую научно-техническую задачу на пути осуществления управляемого термоядерного синтеза. На данном этапе развития науки и техники удалось осуществить только неуправляемую реакцию синтеза в водородной бомбе. Высокая температура, необходимая для ядерного синтеза, достигается здесь с помощью взрыва обычной урановой или плутониевой бомбы.  (А. Д .Сахаров)

Учащийся дает информацию о разрушающих факторах ядерного взрыва, о многолетних последствиях радиации. Слайд.

Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии путем беспредельного развития ядерной энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. Отходы упаковывались в контейнеры и сбрасывались в Мировой окен. .Только США таким образом произвели захоронение в 11 точках Тихого океана. Япония –в 6. Такие захоронения делали Англия, Бельгия, Нидерланды и СССР. Опускались контейнеры со смертоносным грузом в Бискайский залив, в северные моря, на дно Атлантики. А взрыв 26 апреля 1986года четвертого реактора Чернобыльской АЭС. Радиация «накрыла» Австрию, Болгарию, Венгрию, Италию, Норвегию, Польшу, Россию, Румынию, Англию, Турцию, Германию, Финляндию, Югославию. По оценке экспертов 63 кг продуктов деления было выброшено в атмосферу. Для сравнения: при взрыве бомбы, сброшенной на Хиросиму (август 1945г.), радиоактивных отходов образовалось 0,74кг. А взрыв контейнера на комбинате «Маяк» в Челябинске.Слайд

Тема 6-го доклада – «Биологическое действие радиоизлучения»

Радиоактивные излучения :  самая главная опасность атомной энергетики, существующая на всех этапах топливного цикла и работы А Э С. Радиоактивные излучения оказывают пагубное воздействие на все живые организмы.

Механизм биологического действия радиоактивного излучения сложен и до конца не изучен.

Ионизация и возбуждение атомов и молекул живых тканей, происходящие при поглощении последними, излучений лишь начальный этап в сложной цепи биохимических превращений. Установлено, что ионизация приводит к разрыву молекулярных связей, изменению структуры химических соединений и, в конечном счете, к разрушению нуклеиновых кислот и белка. Под действием радиации поражаются клетки тканей, прежде всего их ядра. Нарушаются способность клеток к делению и обмену веществ и них. Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителии слизистых оболочек (кишечника), щитовидная железа. В результате действия радиоактивных излучений на органы человека возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертельному исходу. Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с уродливыми отклонениями или врожденными тяжелыми заболеваниями организма.

Степень биологического воздействия радиации зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности облучения организма.

Специфической особенностью радиоактивного излучения является то, что они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают болевых ощущений в момент облучения .Слайд.

5.Заключительное слово учителя.

 Итог: Можно привести множество других примеров практического применения изотопов и радиоактивного излучения. Несмотря на это отношение людей к радиации, особенно в последние десятилетия, резко изменилось. За примерно столетнюю историю радиоактивные источники прошли долгий путь от эликсира жизни до символа зла.

Человек способен на многое. Используя ядерный распад, можно уничтожить все живое на Земле, завладеть властью и держать весь мир под страхом ядерной войны. А можно разумно использовать радиацию во благо человечеству. Давайте попробуем расставить приоритеты

Учащиеся располагают подготовленные к уроку по теме своего сообщения листы-информаторы на доске в порядке их значимости.

Литература:

1. Физика 11 - учебник. Авторы - Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев.
2. Журнал «Физика в школе»
3. «Физика» приложение к газете «Первое сентября»
4. «Хочу стать Кулибиным» - И.И.Эльшанский
5. «Из истории физики и жизни ее творцов» - Ф.М.Дягилев
6. «Прикладная физика» - З.М.Резников
7. «Физика и творчество в твоей профессии» - Т.Е.Гнедина